PRL导读-2024年133卷09期

传统的动力学相变是指与控制参数相关的可观测量在后期状态中出现奇点，或者关于时间的Loschmidt回波率函数出现奇点。在本文中，Liu等人研究了在开放边界条件下具有条件反馈的连续监测自由费米子系统中的多体动力学。作者们惊讶地发现，随着时间的推移，纠缠熵出现了一种从对数缩放到按面积定律缩放的新颖的动力学转变。这种转变与传统的动力学相变明显不同，它源于体动力学和边界趋肤效应之间的竞争。此外，作者们发现虽然准无序或无序不能驱动稳定态的转变，但在时间演化过程中最大纠缠熵会发生转变，这与周期性边界条件下动力学稳定态的纠缠转变非常吻合。

（雷家睿）

Dynamical Transition Due to Feedback-Induced Skin Effect

Z. Liu, K. Li, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 090401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.090401

由于对麦克斯韦妖的概念上的完善，小系统控制中的节能极限最近引起了广泛的研究兴趣。受到一组新提出的涨落定理的启发，本文报告了在超冷⁴⁰Ca⁺离子系统中对这些等式和不等式的首个实验验证，证实了麦克斯韦妖的参与所带来的系统中内禀的非平衡。基于精心设计的包含麦克斯韦妖的控制方案，如希拉德热机方案，本文作者Yan等人提供了关于耗散信息的实验定量证据，并且观察到了比Sagawa-Ueda定理所预言的极限更紧的被提取功和麦克斯韦妖功效的边界。本文结果在微观尺度上证实了信息的物理性质和非平衡过程之间的密切联系，有助于进一步理解信息的热力学特性以及纳米级和更小系统的最优设计。

（赵秀花）

Experimental Verification of Demon-Involved Fluctuation Theorems

L.-L. Yan, J.-T. Bu, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 090402 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.090402

Bouchard 等人提出了一种利用光子超快时间仓编码的量子信息处理平台。该方法利用共线时间干涉网络在飞秒到皮秒时间尺度上固有的相位稳定性，提供了一条实现可扩展性的途径。该架构将信息编码在使用光致非线性和双折射材料处理的超快时间仓内，同时使光子保持在单个空间模式上。作者通过两个独立的实验证明其平台具有可扩展光子量子信息处理的潜力，这两个实验分别展示了平台的可编程性和可扩展性。第一个实验证实了该方案的可编程性，作者在一个时间线路中成功编程了最高达到8维的362个不同的幺正变换。在第二个实验中，作者通过构建一个无源光学网络展示了超快时间仓编码的可扩展性，该网络具有不断增加的线路深度，最多可达36个光学模式。在每一个实验中，保真度都超过97%，干涉相位可以在几天内保持无源稳定。

（赵秀花）

Programmable Photonic Quantum Circuits with Ultrafast Time-Bin Encoding

F. Bouchard, K. Fenwick, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 090601 (2024)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.090601

噪声对量子计量传感性能的不利影响已得到该领域内研究人员的广泛认可。然而，没有明确的基本物理定律表明噪声必然会削弱量子计量学。Peng等人发现，相位协变噪声会降低或不改变传感精度，而非相位协变噪声可以潜在地增强参数估计，甚至超越无噪声下可实现的最终精度极限。这意味着非厄米量子传感器在传感性能方面可能优于厄米量子传感器。为了说明和验证理论，作者们给出了几个磁场计量的典型例子。

（雷家睿）

Enhanced Quantum Metrology with Non-Phase-Covariant Noise

J. Peng, B. Zhu, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 090801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.090801

Reilly等人通过使用在真空中的0.8 NA物镜收集来自每个钡离子的单个可见光子、使用集成光纤分束器对它们进行干涉并在同时检测它们，纠缠了两个共同捕获的原子钡离子量子比特。这将量子比特投影到一个纠缠的贝尔态，其观测保真度的下限为𝐹>94%。作者们还引入了一个镱离子进行共振冷却，消除了重新冷却中断的需要，并实现了250 s⁻¹的连续纠缠速率。

（雷家睿）

Fast Photon-Mediated Entanglement of Continuously Cooled Trapped Ions for Quantum Networking

J. Reilly, G. Toh, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 090802 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.090802

作者研究了重子云直接坍缩形成高红移超大质量黑洞（SMBH）的机制，其中分子氢合成通过来自遗迹粒子衰变的Lyman-Werner（LW）光子背景成功抑制。作者对现有工作的改进是动态模拟了黑洞坍缩，考虑了DM晕的绝热收缩，以及LW光子在云中的原位合成，这一过程会减弱云的遮蔽范围。作者发现了一个可行的参数空间，其中一些暗物质或者所有次主导的衰变种类的衰变都允许重子晕向SMBH的直接坍缩。

Direct Collapse Supermassive Black Holes from Relic Particle Decay

Yifan Lu, Zachary S. C. Picker, and et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 091001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.091001

作者导出了一大类具有剪切、体积以及热耗散效应的Braginskii磁流体动力学的相对论性推广在弯曲时空的完全非线性图景下因果且强双曲的充分必要条件。作者发现因果性会强烈地约束非线性效应的尺度以及动力学不稳定性的发生。此结果对评估超大质量黑洞附近流体动力学模拟的有效性十分重要。

Causality Bounds on Dissipative General-Relativistic Magnetohydrodynamics

Ian Cordeiro, Enrico Speranza and et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 091401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.091401

本文展示了当场论中Kleiss-Kuijf和Bern-Carrasco-Johansson关系被强加到一般局部双伴随标量有效场论的一个色排序上时，其他色排序必须遵守弦单值性关系。这是一个令人惊讶的例子，表明开放弦世界面性质出现在纯场论背景下。作为推导的一部分，我们证明了四点威尔逊系数之间的非线性关系是通过因子化对六点振幅施加线性对称性而产生的。

Emergence of String Monodromy in Effective Field Theory

Alan Shih-Kuan Chen, Henriette Elvang, and Aidan Herderschee

Phys. Rev. Lett. 133, 091601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.091601

The saturation of a recently proposed universal bound on the Lyapunov exponent has been conjectured to signal the existence of a gravity dual. This saturation occurs in the low-temperature limit of the dense Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) model, 𝑁 Majorana fermions with 𝑞 body (𝑞>2) infinite-range interactions. We calculate certain out-of-time-order correlators (OTOCs) for 𝑁≤64 fermions for a highly sparse SYK model and find no significant dependence of the Lyapunov exponent on sparsity up to near the percolation limit where the Hamiltonian breaks up into blocks. This provides strong support to the saturation of the Lyapunov exponent in the low-temperature limit of the sparse SYK. A key ingredient to reaching 𝑁=64 is the development of a novel quantum spin model simulation library that implements highly optimized matrix-free Krylov subspace methods on graphical processing units. This leads to a significantly lower simulation time as well as vastly reduced memory usage over previous approaches, while using modest computational resources. Strong sparsity-driven statistical fluctuations require both the use of a much larger number of disorder realizations with respect to the dense limit and a careful finite size scaling analysis. The saturation of the bound in the sparse SYK points to the existence of a gravity analog that would enlarge substantially the number of field theories with this feature.

Sparsity-Independent Lyapunov Exponent in the Sachdev-Ye-Kitaev Model

Antonio M. García-García, Chang Liu (刘畅), and Jacobus J. M. Verbaarschot

Phys. Rev. Lett. 133, 091602 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.091602

研究结果表明，一个由中心电荷𝑐 刘维儿理论、手征能级1、秩𝑁 Kac-Moody代数和权重−3/2自由费米子全息组成的2D共形场理论全息生成4D最大螺旋度破坏树级散射振幅。这个2D共形场论的关联函数直接给出了与平坦空间的单个双曲切片相关的4D叶片振幅。根据全息字典，4D天体振幅在大N和半经典大𝑐极限中产生，作为叶子振幅的平移不变组合。演示中的一个步骤是表明刘维尔关联函数的半经典极限是由接触3D反德西特维滕图给出的。

Celestial Dual for Maximal Helicity Violating Amplitudes

Walker Melton, Atul Sharma, Andrew Strominger, and Tianli Wang

Phys. Rev. Lett. 133, 091603 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.091603

The effective central charge (denoted by 𝑐_eff) is a measure of entanglement through a conformal interface, while the transmission coefficient (encoded in the coefficient 𝑐_𝐿𝑅 of the two-point function of the energy-momentum tensor across the interface) is a measure of energy transmission through the interface. It has been pointed out that these two are generally different. In this Letter, we propose the inequalities, 0≤𝑐_𝐿𝑅≤𝑐_eff≤min(𝑐_𝐿,𝑐_𝑅). They have the simple but important implication that the amount of energy transmission can never exceed the amount of information transmission. We verify them using the AdS/CFT correspondence, using the perturbation method, and in examples beyond holography. We also show that these inequalities are sharp by constructing a class of interfaces that saturate them.

Universal Bound on Effective Central Charge and Its Saturation

Andreas Karch, Yuya Kusuki, Hirosi Ooguri, Hao-Yu Sun, and Mianqi Wang

Phys. Rev. Lett. 133, 091604 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.091604

ALICE合作组报道了每核子对质心能量为5.02 TeV的Pb-Pb碰撞中，中快度区域物质-反物质不平衡最精确的测量结果。基于统计强子化框架，他们能够以迄今为止最好的精度确定电荷化学势和重子化学势的值，分别为μ_Q = -0.18 ± 0.90 MeV和μ_B = 0.71±0.45 MeV。他们对带电π介子、质子和Ω重子的反粒子-粒子产额比进行了中心度-差分研究。结果表明，平均来说，LHC的Pb-Pb碰撞中所产生的系统在中快度区域是重子数为零且电中性的。

Measurements of Chemical Potentials in Pb-Pb Collisions at √s_NN = 5.02 TeV

S. Acharya et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 092301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.092301

在原子尺度上以飞秒分辨率对随时间演化的分子电荷密度直接成像一直是一项难以实现的任务。在这项理论研究中，作者提出了一种基于单电子脉冲的自外差电子衍射技术。电子被分成两束，其中一束穿过样品，并与第二束发生干涉，产生一个对电荷密度成像的外差衍射信号。将该方法应用于探测Mg-酞菁中的超快电子动力学，展示了它在对化学动力学成像方面的潜力。

Self-Heterodyne Diffractive Imaging of Ultrafast Electron Dynamics Monitored by Single-Electron Pulses

Shichao Sun (孙世超) et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 093001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.093001

[编辑推荐]被激发的甲酸分子的手性由激发激光的传播方向控制，无需使用手性光。

作者使用单光子激发将甲酸（具有平面平衡结构）的K层电子激发到反键π*轨道。现已知分子激发后具有（手性的）锥形平衡结构。在作者的实验中，作者通过对带电碎片的动量成像来确定分子激发后的手性，这些碎片是在激发后由Auger-Meitner衰变级联引发的库仑爆炸中产生的。作者发现激发后分子的手性取决于它相对于激发光子的传播（或偏振）方向的空间取向。该结果在很大程度上与驱动1s→π*激发的光的确切偏振特性无关。

Enantioselective One-Photon Excitation of Formic Acid

D. Tsitsonis, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 093002 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.093002

作者提出并演示了一种基于参量共振的射频（rf）原子磁强计。此前，大多数rf原子磁强计都是基于磁共振，灵敏度通常受限于自旋交换弛豫。本文中，作者介绍了一种新颖的rf磁强计方案，其中rf磁场是通过参量调制场激发参量共振而不是磁共振来测量的。这种方式几乎消除了自旋交换弛豫。得益于低自旋弛豫率，参量共振方案表现出更窄的线宽和更强的信号，从而实现了更高的灵敏度。利用一个6×6×3mm³的铷原子蒸气池，作者开发了一种本底噪声为2fT/Hz^1/2的rf原子磁强计，这比基于磁共振方案所达到的灵敏度高大约一个数量级。所提出的rf探测方案有望推动rf原子磁强计的发展，并为它们的各种应用带来新的见解。

Radio-Frequency Magnetometry Based on Parametric Resonances

Wei Xiao, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 093201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.093201

作者研究了通过将两个二维原子云与隧穿势垒耦合来实现的受驱原子约瑟夫森结。通过以恒定速度移动势垒，直流和交流约瑟夫森区间分别对应于结两侧的原子密度差为零和非零。本文中，除了上述恒速协议外 ，作者进一步监测当势垒的位置受到周期性驱动时系统的动力学行为。作者证明，时间平均的粒子失衡表现出类似台阶的行为，这与受驱超导约瑟夫森结中观察到的Shapiro台阶类似。背后的动力学揭示出涡旋和声子激发之间有趣的相互作用，其中Shapiro台阶是通过抑制涡旋增长而诱导的。作者使用经典场动力学方法研究系统，用受驱电路动力学验证了他们的实验结果。

Shapiro Steps in Driven Atomic Josephson Junctions

Vijay Pal Singh, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 093401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.093401

作者将多通道量子缺陷理论与参考系变换结合，扩展这一强大形式以研究磁场中超冷原子-分子碰撞。在短程范围内忽略超精细相互作用和塞曼相互作用来求解耦合通道方程，该扩展理论可以用少量的短程参数极大地简化对超冷分子碰撞的复杂量子动力学的描述。作者将这一形式应用于磁场中超冷Mg+NH碰撞，使计算工作量减少104倍。

Multichannel Quantum Defect Theory with a Frame Transformation for Ultracold Atom-Molecule Collisions in Magnetic Fields

Masato Morita, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 093402 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.093402

在经典流体中，韦伯数是一个无量纲参数，用于表征多相流体的流动。经典多相流体的超流类比可以在两种或多种不混溶的玻色-爱因斯坦凝聚体系统中实现。这些超流混合物已被证明比其单组分体系展现出更为丰富的奇异动力学行为。本文中，作者系统地研究了二维二元不混溶玻色-爱因斯坦凝聚体的动力学，其中第二组分的小气泡用于“搅拌”第一组分。作者首先严格地绘制出涡旋脱落的临界速度与气泡大小的函数关系，类似于激光勺的临界速度。观察到系统的动力学取决于气泡的初始大小和速度，然后作者表明形式与韦伯数相同的无量纲参数能够准确预测最终的气泡破裂。

Predicting Bubble Fragmentation in Superfluids

Jake McMillan, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 093403 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.093403

[编辑推荐]提出了两种实验方法来探测超冷原子系统中的欧拉类拓扑。

在具有实Bloch哈密顿量的系统中，能带节点可以通过非阿贝尔参考系旋转电荷来表征。由于通过在相邻带隙中编织节点可以改变它们电荷的符号，这些能带节点成对湮灭的能力是路径依赖的。本文中，作者理论构建并数值确认了两种具体的实验方法，用于探测超冷原子系统中的非阿贝尔编织过程和电荷。作者考虑了通过在动量空间中以一定角度移动原子穿过能带奇点而创建的两个能带的相干叠加。通过分析激发对参考系电荷的依赖性，作者展示了一种通过两个能带节点的干涉测量方案，该方案揭示了相对参考系电荷，并允许测量多带隙拓扑不变量。第二种方法依赖于按顺序探测两个节点的单个波包，其中参考系电荷可以根据能带占据数确定。作者的结果提供了一条可行的途径，可用于测量能带节点的非阿贝尔电荷，并直接实验验证编织程序，这种方法可以应用于包括最近发现的在周期驱动下出现的反常非阿贝尔相在内的多种情况。

Interferometry of Non-Abelian Band Singularities and Euler Class Topology

Oliver Breach, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 093404 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.093404

里德伯原子在光学晶格和光镊中的研究已经成为模拟量子自旋系统的一个成熟平台。然而，原子的空间波函数的作用尚未在实验中得到详细研究。本文中，作者展示了由于相互作用势在整个波函数分布范围内发生巨大变化而产生的强自旋-运动耦合。作者使用皮秒脉冲从一个单位填充的原子Mott-绝缘体激发原子到里德伯S态，并观察到了它在超快多体纳秒动力学中的明显特征。作者还提出方法，可以任意调节相对于由捕获势阱设定的运动能量尺度的自旋-运动耦合强度。作者的工作将运动自由度引入里德伯模拟工具箱， 为探索强关联量子系统的动力学提供了新方向。

Strong Spin-Motion Coupling in the Ultrafast Dynamics of Rydberg Atoms

V. Bharti, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 093405 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.093405

自发参量下转换中的光子对关联在量子光子学中普遍存在。为了优化特定任务而设计这些关联的性质至关重要，但在实践中往往是具有挑战性的。作者展示了以任意振幅和相位对象的形式对纠缠光子之间的空间关联进行塑造。通过这样做，作者将图像信息编码在光子对关联中，使其无法通过常规强度测量检测。这使得利用光子的量子关联来传输复杂、高维的信息成为可能，可应用于发展量子通信和成像协议。

Hiding Images in Quantum Correlations

Chloé Vernière, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 093601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.093601

辐射与物质接触而导致的热化是一个广为人知的概念，但将热力学方法应用于复杂的光量子态仍然是一个挑战。本文中，作者观察到光子在耦合的四站点环形势阱的杂化基态中的玻色-爱因斯坦凝聚。在作者的实验中，通过空间结构化的染料填充微腔实现了周期性闭合的环形晶格，并叠加一个弱的谐振势阱来束缚光子。光子热化至室温，并且当光子数超过临界值时，会宏观地占据零相位缠绕的站点本征态的对称线性组合，这构成了系统的基态。通过光学干涉测量验证了不同晶格点上光子之间的相位相干性。

Bose-Einstein Condensation of Photons in a Four-Site Quantum Ring

Andreas Redmann, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 093602 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.093602

传统的散射操控方法在很大程度上依赖于将场展开为球谐函数（电磁多极子）的技术，然而这种方法不仅缺乏通用性（展开系数取决于坐标系原点的位置），而且更多的是描述性的而非预测性的。本文中，作者从受散射系统支持的准简正模（QNMs）受控激发和干涉的不同视角探索这一经典主题。散射波被展开为QNMs的相干合成，其中相对幅度和相位是构造散射操控的关键因素。依靠电磁互易性，作者为这些因素提供了基于庞加莱球的完整几何表示，发现了驱动散射演化的QNMs的隐藏几何相位。进一步同步利用入射偏振相关的几何相位和激发振幅，可以有效地操控散射强度和偏振。即使在单个粒子散射偏振变化的波这样较为基本的配置中，连续覆盖2π的几何相位也直接体现在散射变化中。作者实际上已经建立了一个深刻且全面的几何相位计算框架，适用于任何互易散射系统。作者的理论模型将极大拓宽许多学科的视野，不仅在光子学领域，还包括几何相位通用的和普遍存在的一般波动物理学领域。

Geometric Phase-Driven Scattering Evolutions

Pengxiang Wang, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 093801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.093801

作者揭示了一种在非线性系统中形成耗散局域化结构的新情景。通常，这种结构的形成源自齐次稳态与另一齐次解或模式之间的联系。这两种情景通常分别出现在具有正常色散和反常色散的腔体中，并且各自展现出独特的特征和特定的行为特点。然而，作者证明了在Kerr腔中引入周期性的非厄米调制能够使两种已知的孤子形成机制杂化，体现了两者的特定特征。在由此产生的新情景中，稳态获得双重行为，扮演了原本仅归属于齐次状态或模式的角色。这些基础发现对于频率梳的产生有着深远的现实意义，引入了前所未有的可逆机制来进行实时操控。

Hybrid Patterns and Solitonic Frequency Combs in Non-Hermitian Kerr Cavities

Salim B. Ivars, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 093802 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.093802

我们通过随机统计物理学的框架，从熵的角度分析了厄尔尼诺南方涛动（ENSO）的既定阶段之间的转换，调查了南方涛动指数的每日数据。我们评估了在每个转换期间该指数的每个记录路径产生的熵变化，以及仅考虑相变开始和结束的熵变化，并验证了两种积分涨落关系。统计结果显示，这些熵变化并未构成极端熵事件；只有从强烈的1999-2000年拉尼娜到适度的2002-2003年厄尔尼诺的转换处于成为极端事件的边缘。通过这项工作，为随机统计物理学在气候动力学中的应用开辟了一条漫长而曲折的研究道路。

（邱仲普）

Statistics of Stochastic Entropy for Recorded Transitions between ENSO States

Sílvio M. Duarte Queirós

Phys. Rev. Lett. 133, 094201 (2024)

https://journals.aps.orga/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.094201

Shah等人展示了一种与加速阶段质量注入相关的X射线辐射特征 [R. C. Shah et al., Phys. Rev. E 103, 023201 (2021)]，这一特征与实验中热点不集中及中子产量低于预期相关。研究表明，随着靶质量的增加以及设计中更高的绝热度，这一特征有所减弱；而随着靶上碎屑的增加，这一特征有所增强。据估计，在典型的最佳设计中，减速开始时蒸汽区的氢质量可能达到假设值的2倍。

（杨宁）

Persistent Hot-Spot Mix in Cryogenic Direct-Drive Fusion Experiments

R. C. Shah et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 095101 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.095101

发现量子多体系统中的新型涌现行为是当代研究的主要目标。在这篇文章中，作者探讨了接近Ruelle-Fisher不稳定性对相位及相变的影响，该不稳定性标志着系统向坍缩态的转变。为此，作者通过量子蒙特卡洛模拟研究了一个由软核玻色子组成的二维系统，这些玻色子通过各向同性的有限范围吸引相互作用，参数η描述了其强度。如果η超过特征值η_c，热力学极限将丧失，因为系统在此时会变得不稳定而发生坍缩。作者研究了η ≲ η_c时模型的相图，发现除了液-气相变之外，还存在两种液相之间的一阶相变。冷却过程中，高密度液体可能在气-液-液三重点温度之上转变为超流体。当η接近η_c时，高密度液体的稳定区域会向越来越高的密度转移，这种行为与可区分的量子或经典粒子不同。最后，当η大于η_c时，作者的模拟结果显示，低温流体在任何密度下都会发生坍缩；坍缩的系统形成了一个半径对粒子数不敏感的圆形簇。

（郭维安）

Liquid-Liquid Transition in a Bose Fluid near Collapse

Saverio Moroni, Fabio Cinti et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096001

在高压条件下，La₃Ni₂O₇展现出大约80 K的超导临界温度，这为探索高温超导性提供了新的方向。与其他许多非传统超导体不同，该材料构建了一个特征明显的双层正方形晶格模型，其中层间的混合作用尤为显著。一个核心的科学问题在于，这种层间混合作用所驱动的电子关联如何塑造低能电子结构，并进而影响超导性能。在本研究中，作者采用簇动力学平均场理论分析发现，层间电子关联（IECs）诱导了费米面拓扑变化的Lifshitz转变。进一步通过求解适当的能隙方程，作者展示了s波的配对不稳定性得到了IECs的增强。这种增强背后的机制是，IECs驱动的Lifshitz转变抑制了强烈的铁磁通道。基于这一理论框架，作者提出了超导性为何仅在高压条件下才会出现的可能解释。

（毛慧灿）

Quenched Pair Breaking by Interlayer Correlations as a Key to Superconductivity in La₃Ni₂O₇

Siheon Ryee, Niklas Witt and Tim O. Wehling

Phys. Rev. Lett. 133, 096002 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096002

在动态压缩过程中，材料的响应涉及各种复杂的变形机制，其主要目的是为了缓解剪切应力，从而使材料性能呈现显著多样性。在本文中，作者利用飞秒X射线衍射与纳秒激光压缩相结合的方法，揭示了元素金属中多种剪切应力缓解机制之间的复杂竞争。作者对受冲击压缩的单晶Zr的观察表明，在较低压力下存在无序介导的剪切弛豫。在高于相变压力时，作者观察到结构相变在缓解剪切应力中的作用越来越大。在从hcp到hex-3结构的相变过程中，作者检测到了三个并发途径。这些复杂的动力学通过使用机器学习的原子间相互作用势的数百万个原子的分子动力学模拟得到了部分证实。作者对冲击压缩过程中的多种并发途径和无序的观察强调了金属动态响应的复杂性，这远远超出了以往的假设。

（彭怡然）

Unexpected Observation of Disorder and Multiple Phase-Transition Pathways in Shock-Compressed Zr

Saransh Singh, Martin G. Gorman et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096101(2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096101

作者借助电探测电子自旋共振研究了包含高质量二维电子系统的宽AlAs量子阱中赝自旋铁磁性的影响。在这里，赝自旋作为一个两组分自由度出现，它标记了由电子占据的动量空间中的简并能量最小值。所研究样品中的内置机械应变在赝自旋“上”和“下”状态之间施加了有限的“塞曼”分裂。由于电子自旋劈裂的各向异性，作者能够独立测量源自两个平面内谷的电子自旋共振。通过分析相对共振振幅，作者能够研究磁场倾斜时在量子霍尔效应的整数占据因子下发生的铁磁相变。这些跃迁的赝自旋性质得到了证明。

（郑鹏宇）

Pseudospin Quantum Hall Ferromagnetism Probed by Electron Spin Resonance

A. V. Shchepetilnikov et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096301 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096301

量子霍尔效应（QH效应）是二维物理现象中最广泛研究的现象之一。在这一效应中的量子霍尔平台转变可以通过标度理论进行全面描述，该理论涉及三个关键指数：临界指数κ、非弹性散射指数p和通用指数γ。以往的研究主要集中于测量 κ和估算γ，假设在不同磁场下的p值为常数2。在此，作者在单一石墨烯器件和传统二维电子系统中测量所有三个指数，这是一项重要进展。这项研究独特地确定了低磁场（弱局域化区域且远离 QH 机制）和高磁场（接近 QH 机制）下的p。通过包括弱局域化、量子霍尔平台转变和变量范围跳跃在内的综合分析方法，作者直接测定了κ、p和γ。这一研究结果揭示了p的明显变化，在石墨烯中，从低磁场状态下为1，而高磁场状态下为2。

（杨颖）

Conformity Experiment on Inelastic Scattering Exponent of Electrons in Two Dimensions

Ching-Chen Yeh et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096302 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096302

[编辑推荐] 重新表述的时间依赖密度泛函理论可以正确地捕捉远离平衡态的系统的电子动力学和Rabi振荡。

长期以来，人们一直认为Rabi振荡在利用时间依赖密度泛函理论（TDDFT）进行的模拟中是无法实现的，这是非微扰动力学中绝热近似失败的一个显著症状。作者提出了一种TDDFT的重新表述，它仅需要响应量，从而使得绝热近似能够准确预测此类动力学，因为泛函是在接近基态的密度上评估的，而不是在完全非微扰的密度上。作者的重新表述适用于任意实时动力学，弥补TDDFT远离平衡。文中给出了模型He原子中共振驱动的局域激发和LiCN分子中电荷转移的例子。

（刘瑞）

Reformulation of Time-Dependent Density Functional Theory for Nonperturbative Dynamics: The Rabi Oscillation Problem Resolved

D. B. Dar, A. Baranova, and N. T. Maitra

Phys. Rev. Lett. 133, 096401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096401

受近期在YCu₃(OH)₆₊ₓBr₃₋ₓ和YCu₃(OD)₆₊ₓBr₃₋ₓ中观察到的磁化平台实验现象的启发，作者研究了在Kagome晶格上的最近邻反铁磁Heisenberg模型中，磁场诱导的相变，并采用变分蒙特卡洛技术进行分析。作者揭示了一个从零场Dirac自旋液体到表现出磁化平台的磁场诱导无序相的相变。通过对磁化分布、自旋关联、手性序参量、拓扑纠缠熵、基态简并性、Chern数和激发谱的全面分析，作者确定了与该磁化平台相关的相位为手性Z₃拓扑量子自旋液体，并阐明了其多样的物理性质。

（郭维安）

Variational Monte Carlo Study of the -Magnetization Plateau in Kagome Antiferromagnets

Li-Wei He, Shun-Li Yu et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096501 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096501

[编辑推荐] 结合量子振荡和横向电子聚焦实验可以测量NbP中Weyl费米面和Weyl点之间的分离。

Weyl半金属材料的特征在于它们独有的费米面，这包括通过拓扑表面态、手性相反的Weyl点对。角分辨光电子能谱技术（ARPES）已经被用来确认Weyl点及费米弧的存在。然而，ARPES的分辨率有限，这在表征半金属费米面的形状和测量Weyl点之间的距离等特征时导致了显著的不确定性。因此，为了克服ARPES分辨率的限制，本研究将量子振荡测量与横向电子聚焦实验相结合。这两种技术相互补充，使作者能够重建出Weyl费米面的独特的花生状截面，并精确测量Weyl半金属NbP中Weyl点之间的分离。本文展示了量子振荡与横向电子聚焦技术的结合应用，这使得他们能够在具有高迁移率的量子材料中，同时对复杂的费米面几何结构及载流子传输特性进行测量。

（毛慧灿）

Probing the Shape of the Weyl Fermi Surface of NbP Using Transverse Electron Focusing

F. Balduini et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096601 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096601

[编辑推荐] 对巡游铁磁体LaCrSb₃化学掺杂的磁化测量显示，随着新的磁相出现，避免了量子三临界点。

在接近零度的相变中，常常会观察到新的相或新的现象。这些新效应是自然界避免量子临界相变的一种方式。在这里，作者研究了量子三临界点（QTCP），这是一种会同时将两种相变驱动到零度的特殊现象。与量子临界点的情况不同，目前尚未证明有避免量子三临界点的存在。通过掺杂置换和磁场作用，作者将LaCrSb₃推向量子三临界点。在接近QTCP的地方，作者首次观察到一种新的磁相的出现，同时通过一阶相变避免了QTCP。

（彭怡然）

Avoided Quantum Tricritical Point and Emergence of a Canted Magnetic Phase in LaCr_1−xFe_xSb₃

R. R. Ullah, J. S. Harvey et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096701 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096701

典型手性磁体中存在的skyrmion晶体（SkX）和螺旋（HL）相都可以被视为密度波的形式，但具有不同的拓扑。SkX表现出类似于磁场下电子的陀螺动力学，而HL态类似于拓扑平庸的自旋密度波。然而，与电荷密度波不同，SkX和HL滑动运动的理论分析仍然不清楚，特别是关于这两种自旋密度波之间滑动动力学的异同。在本文中，作者系统地探讨了SkX和HL在大的流密度极限下在手性磁体中的滑动动力学。作者证明，尽管SkX和HL的微观序不同，但它们的滑动动力学可以在与密度波相同的理论框架内统一。此外，作者强调了SkX态中杂质效应引起的回旋滑动的重要作用，强调了非平庸拓扑对密度波滑动运动的影响。作者的理论分析表明，HL中的杂质钉扎效应比SkX强得多，即χ^SkX/χ^HL~α²（χ^SkX，χ^HL：对杂质势的极化率，α（<<1）是吉尔伯特阻尼）。此外，在SkX中，速度修正主要是在流的横向方向上。这些结果得到了实际的Landau-Lifshitz-Gilbert模拟的进一步证实。

（郑鹏宇）

Sliding Dynamics of Current-Driven Skyrmion Crystal and Helix in Chiral Magnets

Ying-Ming Xie et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096702 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096702

Kitaev模型的非凡特性激发了对结合几何学和键挫败的新物理现象的强烈探索。本文利用非弹性中子散射、自旋波理论和精确对角化方法来研究完美三角晶格反铁磁体（TLAF）CsCeSe₂中的自旋动力学。该材料会自发地形成条纹相，这被证明是自旋哈密顿量中的非对角键依赖项的结果。通过研究中等磁场下的自旋动态，作者确定了单磁振子态与双磁振子连续体之间的相互作用，这种相互作用导致了相干磁振子激发的衰减、能级排斥以及谱重分配到连续态的现象，这些现象都由磁场的强度控制。这一结果为TLAF中条纹相的稳定提供了微观机制，并表明即使在有序基态下，强Kitaev耦合磁体的自旋动力学中也可能存在复杂的多体物理现象。

（杨颖）

Quantum Spin Dynamics Due to Strong Kitaev Interactions in the Triangular-Lattice Antiferromagnet CsCeSe₂

Tao Xie et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096703 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096703

涡旋晶体常见于超薄铁电材料，但目前尚缺乏对这种拓扑态起源的清晰物理图像。在这里，作者展示了超薄Pb(Zr_0.4,Ti_0.6)O₃薄膜中涡旋晶体化源于一个声子模式的软化，并可以描述为Z₂×SU(1)对称性破缺相变。这一结果揭示了极性涡旋图案和具有液晶相的桥极性涡旋、自旋螺旋和其他调制态的拓扑结构。最后，作者预测了由中红外激光光驱动的涡旋管方向的共振开关，这可能促成新技术的发展。

（刘瑞）

Dynamics of Polar Vortex Crystallization

S. Rijal, Y. Nahas et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096801 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096801

晶体材料中的纵向非互易电荷传输（NCT）是一种高度复杂的现象，这激发了新一代两端整流器件（如超越PN结的半导体二极管）的设计。这类器件的实际应用建立在其纵向NCT现象能够在室温和低磁场下发生的晶体材料基础上。然而，这种材料非常稀有且难以捕捉，目前缺乏指导发现这些材料的理论。在此，作者在半经典Boltzmann传输理论的框架下发展了这样一套理论。通过对对称性的分析，作者对122个磁点群进行了分类，以解释纵向NCT现象。对称性适应的哈密顿分析进一步揭示了此前被忽视的该现象的机制。作者的理论指导了对多铁性半导体ε-Fe₂O₃中纵向NCT的第一性原理预测，可能在室温下且无需外加磁场即可发生。这些发现推进了对晶体材料中纵向NCT的基本理解，并有助于相应材料的发现。

（郭维安）

General Theory for Longitudinal Nonreciprocal Charge Transport

Hong Jian Zhao, Lingling Tao et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096802 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096802

在反铁磁材料中准确探测Néel矢量对于发展反铁磁自旋电子学设备至关重要，但这一任务充满挑战。本文中，研究者建议利用层霍尔效应来高效检测中心对称磁电性反铁磁材料中的Néel矢量。这种材料的表面磁化强度较高，较大的交换场与外加电场的结合能够产生锁定在特定层的自旋极化能带边缘。同时，通过电场可以高效地调控贝里曲率，进而产生与层霍尔效应相关的层锁定贝里曲率。值得注意的是，研究表明层霍尔电导率与Néel矢量的方向强烈相关，并且具有多样的电磁响应特性，这可以用来探测Néel矢量的转向。通过基于密度泛函理论的计算，研究者在典型的Cr₂O₃材料中展示了这些现象。作者还列出了所有支持层霍尔效应的磁性点群，为寻找适用的材料提供了帮助。本研究提出了一种新颖的Néel矢量探测方法，对反铁磁自旋电子学的应用前景充满希望。

（毛慧灿）

Layer Hall Detection of the Néel Vector in Centrosymmetric Magnetoelectric Antiferromagnets

L. L. Tao et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096803 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096803

作者提出了一种在二维微柱阵列的高阶拓扑角模中产生和操控量子激子极化激元涡旋的方法。通过在两个输入角非共振激发不同取向的p轨道凝聚态，可以在远离泵浦点的输出角可控地产生携带所需拓扑荷的极化激元涡旋。此外，在输入角形成的极化激元涡旋可以通过拓扑边缘态复制到输出角。作者的方法为内建二进制信息存储提供了双重拓扑保障，并有望在远程信息处理中得到应用。

（彭怡然）

Ex Situ Production and Storage of Exciton-Polariton Vortices in Higher-Order Topological Corner Modes

Haochen Wang, Hang Zhou et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 096901 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.096901

作者发展了一种计算任意碰撞核的簇-簇聚合中罕见事件概率的作用量形式，并建立了以总质量为速率的路径大偏差原理。作为应用，作者精确地计算了常数核、和核和积核的存活粒子数的速率函数以及最优演化轨迹。对于积核，作者认为速率函数的二阶导数具有不连续性。理论结果与为计算罕见事件而量身定制的模拟结果一致。

(谭宇涛)

Exact Calculation of the Probabilities of Rare Events in Cluster-Cluster Aggregation

R. Rajesh, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 097101 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.097101

阿秒瞬态相干拉曼光谱可以揭示分子中振动电子波包穿过圆锥交叉点的量子相干动力学。特别是，可以在存在振动动力学的情况下监测电子相干性的时间演变。到目前为止，该技术的研究不包括环境量子噪声。在本快报中，Otterpohl等人采用数值精确的层次运动方程方法来表明瞬态相干拉曼信号在电子和振动失相方面在长达几百飞秒的时间内是可稳定访问的。

Coherent Ultrafast Stimulated X-Ray Raman Spectroscopy of Dissipative Conical Intersections

Florian Otterpohl, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 098001 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.098001

[编辑推荐] 一种利用机器学习的新方案允许以传统密度泛函理论无法实现的方式研究空间非均匀多体系统中的复杂可观测量。

Sammüller等人提出了一种方案，用于研究空间非均匀平衡多体系统中的任意热可观测量。扩展巨正则系综可得到任何给定的可观测量作为显式超密度泛函。连带的局部涨落轮廓线遵循精确的超Ornstein-Zernike方程。虽然局部压缩性和简单可观测量允许进行分析处理，但可以通过基于模拟的神经超直接相关泛函监督机器学习来访问复杂的序参数。作者举例说明了硬棒、方阱棒和硬球的簇统计的高效且准确的神经预测。该理论允许人们处理复杂的可观测量，而这在标准密度泛函理论中是不可能的。

Hyperdensity Functional Theory of Soft Matter

Florian Sammüller, et al.

Phys. Rev. Lett. 133, 098201 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.098201

AI算法已被证明是蛋白质结构的出色预测器，但这些算法是否以及在多大程度上能够捕捉到底层物理仍然是一个悬而未决的问题。在本快报中，McBride和Tlusty旨在使用Alphafold2 (AF)算法来测试这个问题：作者使用AF来预测由单个突变引起的细微结构变形，通过应变量化，并与折叠自由能ΔΔG中相应扰动的实验数据集进行比较。出乎意料的是，作者发现单独的物理应变（无需任何额外的数据或计算）与ΔΔG的相关性几乎与最先进的基于能量和机器学习的预测器一样好。这表明AF预测的结构本身就编码了有关能量景观的精细细节。特别是，这些结构编码了有关稳定性的重要信息，足以估计突变的（去）稳定效应，从而为开发用于蛋白质设计和进化的新型、基于结构的稳定性预测因子铺平了道路。

AI-Predicted Protein Deformation Encodes Energy Landscape Perturbation

John M. McBride and Tsvi Tlusty

Phys. Rev. Lett. 133, 098401 (2024)

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.098401

END